架桥机发电机组选型分析

王秀杰

（秦皇岛天业通联重工科技有限公司，河北秦皇岛066000）

0 引言

架桥机，是将梁场预制好的箱梁或T型梁放置到桥墩上去的特种设备，是如今的高速铁路和公路建设中一种不可或缺的特种设备。架桥机主要由钢结构、机构、液压和电气4大部分组成。其中的电机、泵站、电气系统和照明等都需要供电，但由于架桥机使用环境多在野外，地理位置比较偏僻，现场不能满足供电要求，因此大部分架桥机都需要配套发电机组。

发电机组主要由柴油发动机、发电机、控制系统及其他附件组成。发电机组的选型恰当与否直接影响到设备能否能够正常工作，因此非常重要，这里就来分析一下发电机组如何选型。

1 架桥机发电机组主要类型

（1）柴油发电机组按照用途分类，可分为常用机组、备用机组和应急机组，架桥机所用机组为常用机组。

（2）架桥机发电机组根据现场使用环境和外防护的不同，可分为标准机组、带防护罩机组、静音型机组。

1）标准机组：标准机组没有防护措施，主要布置于架桥机上外带防护的位置，机组主要由柴油发动机、发电机、控制系统、底座、水箱、输出断路器、消音器、排烟管、波纹管和减震垫等组成。

2）带防护罩机组：带防护罩机组多用于对户外噪音没有特殊要求的场所，主要由标准机组、防护罩壳和排烟系统组成。带防护罩型机组未设置降噪措施，防护罩壳只能对于雨、雪及较大沙尘起到防护作用。带防护罩型机组成本相对标准机组稍高，机组运行时可开窗通风。

3）静音型机组：静音型机组多用于室外对环境噪音有特殊要求和室内需要防护降噪的场所，主要由标准机组、静音罩壳和排烟系统组成。静音柴油发电机组除具备标准发电机组各项功能外，还具备下列优点：机组整体外测噪音低，结构紧凑，外形美观；静音箱由1.5～3 mm钢板拼接而成，可拆卸，内部安装降噪材料，表面喷涂高性能防锈漆，同时具备降噪和防雨功能；箱体底部设有大容量油箱，能保证机组长时间工作需求；在箱体上开有观察窗、检修门，设有紧急停机故障按钮，以便观察机组的运行情况及在机组出现紧急情况时以最快的速度停机，避免机组受到损坏。考虑到环境保护和野外情况，目前架桥机选用最多的正是此类型发电机组。

2 机组的功率选择

2.1 机组额定功率确定

在确定机组功率时，要考虑机组所带负载的功率和电机起动方式，并留有余量。架桥机上主要负载为行走驱动电机、泵站、电气控制柜和照明等。在核算额定功率时，除了把各用电功率相累加，还需要考虑电机起动时的瞬时冲击，特别要注意电机的起动方式。

目前架桥机上所用电机主要有以下几种起动方式：

（1）直接起动：在机组容量和负载两方面都允许的情况下电机直接额定电压起动。其因操作控制方便、维护简单、比较经济而得到广泛应用。直接起动主要用于小功率电机的起动，起动时电流较大。

（2）Y-△起动：对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，如果在起动时将定子绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，就可以降低起动电流，减轻对电网的冲击。这样的起动方式称为星三角减压起动，简称为星三角起动或Y-△起动。采用星三角起动时，起动电流只有原来按三角形接法直接起动时的1/3，起动电流大大降低，减少了对机组的冲击。

（3）变频起动：变频器控制电机，在调速时使电机保持恒转矩，当频率向上调整时，电压也随着向上调节，当到达最高频率时，电压和供电电压相仿。变频起动就是通过变频器调整频率让电机平稳起动，减少电机起动瞬间的大电流对机组的冲击。此种起动方式起动电流比直接起动小。

2.2 注意后备功率和额定功率的区别

（1）要注意后备功率和额定功率的关系。市场上有些厂家把后备功率当作额定功率来介绍和销售机组，不向客户解释两种功率的区别。实际上后备功率=1.1×额定功率，而且后备功率只能在12 h连续运行中使用1 h。

（2）要注意kW和kVA的关系。国内普遍都是用额定功率来表示柴油发电机组的功率，而在国际上是采用视在功率来表示发电机组功率，二者单位分别为kW和kVA，kW是有功功率，kVA是视在功率。有功功率P、无功功率Q、视在功率S、功率因数cos φ的关系为：P=S×cos φ，Q=S×sin φ。在机组选择上，通常选取功率因数为0.8，即1 kVA相当于0.8 kW。在机组选取时要注意机组厂家所报功率的单位，避免厂家夸大功率，把kVA当成kW卖给客户。

3 发动机和发电机的匹配

为了保证发电机组的正常使用，确保机组满足各项技术指标要求，在选型时，要保证发动机和发电机能够匹配，主要包括功率和转速两个方面。发动机功率是指在单位时间内所做的功，是发动机以额定转速在12 h内正常运行所能达到的有效功率；发电机功率是指发电机在额定转速下长期连续运转时输出端子上所得到的功率。通常把发动机的额定功率与同步发电机的额定功率之比称为匹配比，架桥机常用机组的匹配比一般在1.2：1左右，对于一些要求较高的机组，匹配比可能需要选取得更高一些。发动机和发电机转速的匹配要求也很严格，转速与机组的功率、电压、频率都有着密切的关系，因此要求配套的发动机有性能较好且工作可靠的调速器，保证能在短时间内把发电机带到其额定转速并稳定运行。在实际选型时，可参考发动机厂家提供的发动机型谱表进行匹配。

4 机组主要零部件品牌的确定

（1）柴油发动机：柴油发动机是发电机组的心脏，是动力的来源。目前国内柴油发动机品牌众多，有康明斯、道依茨、韩国斗山、帕金斯、奔驰、沃尔沃、奔驰、威尔信等等国际品牌，还有潍柴、玉柴、锡柴、全柴、上柴等众多国内品牌。

（2）发电机：发电机用于将发动机提供的机械能转化为电能，目前市场上主要有意大利美奥迪、康明斯技术斯坦福以及上海马拉松和很多机组厂家的自主品牌发电机。

（3）控制系统：控制器是发电机组的大脑部分，不但提供发动机的开机、停机、数据测量、数据显示和故障保护功能，而且还提供发电机的电量测量、电量显示和电量保护功能。目前市场上常用的控制系统有郑州众智控制系统、香港凯迅控制系统和英国深海控制系统。

在实际考虑选用时需根据功率、使用环境、是否需全球联保、资金预算等选取品牌。在选购时应认清机组的品牌：目前整机进口的机组较少，价格也较高，进口发电机组多为进口零部件国内厂家进行组装；国产机组目前也有一体化的，性能上与有些进口机组不分上下，且价格相差较大。故在选购时应全面了解机组各组成部件的品牌、产地，才能综合评估出机组的档次。

5 机组的排放

目前机组厂家提供的发电机组主要产品满足中国国家标准、美国标准和欧洲标准规定的公路车用发动机第2阶段和第3阶段排放要求（欧2和欧3），以及非公路车用发动机第1阶段和第2阶段排放要求（Tier 1和Tier 2），在选用时需根据客户要求、使用环境要求及国家法律法规进行选取。

6 结语

综上所述，应综合考虑类型、功率、品牌、使用环境和排放要求，选出适合架桥机使用工况的发电机组，以保证设备的正常使用。

[1]往复式内燃机驱动的交流发电机组 第1部分：用途、定额和性能：GB/T 2820.1—2009[S].

[2]往复式内燃机引擎驱动的交流发电机组 第13部分：安全：EN ISO 8528-13：2016[S].